热泵发展的历史与现状
热泵的理论研究起源于法国科学家卡诺在1824年发表的关于卡诺循环论文。在这个理论基础上，1852年英国教授汤姆逊（W.Thomson)首先提出一种热泵设想，那时称为热量倍增器，如图1-20所示，该装置用蒸汽机驱动一个吸气缸和一个排气缸，工作介质为空气。装置运行时外界空气进入吸气缸并在其中膨胀后降低压力与温度；低压、低温的空气从吸气缸排出后进人贮气筒吸收环境的热量后提高温度；温度升高的空气紧接着被排气缸吸人压缩后其温度一步升高；*后送至所需采暖的建筑物中。
到20世纪20~30年代高温磁力泵的应用研究不断拓宽。1927年英国人霍尔丹(Haldane)在苏格兰安装试验了一台用氨作为工质的封闭循环热泵，用于家庭的采暖及加热水。一般认为这一装置是现代蒸气压缩式热泵的真正原型。当时霍尔丹还研究了利用废水热量、廉价的低谷电力、带废热回用的柴油机和在低温端制冰等问题。1931年美国南加利福尼亚安迪生公司的洛杉矶办公楼里的制冷机被用于供热，这是大容量热泵的*早应用，供热量达1050kW,制热系数达2.5。1937年在日本的大型建筑物内安装了两台采用194kW透平式压缩机的带有蓄热箱的热泵系统，以井水为热源，制热系数达4.4。1938~1939年间瑞士苏黎士议会大厦里安装了夏季制冷冬季供热的大型热泵采暖装置，该装置采用离心式压缩机，R12作工质，以河水作低温热源，输出热量达175kW，制热系数为2,输出水温601：。
在20世纪40~60年代热泵技术进人了快速发展期。在欧洲1937~1941年期间各种热泵装置应用于学校、医院、办公室和牛奶场。20世纪40年代后期出现许多更加具有代表性的热泵装置的设计，1940年美国已安装了15台大型商业用热泵，并且大都以井水为热源。到1950年已有20个厂商及十余所大学和研究单位从事热泵的研究，各种空调与热泵机组面世。当时拥有的600台热泵中，约50%用于房屋供暖，45%为商用建筑空调，5%用于工业。1950年前后美、英两国开始研究采用地盘管的土壤热源热泵。通用电气公司生产的以空气为热源，制热与制冷可自动切换的热泵机组打开了局面，作为一种全年运行空调机组进人了空调商品市场。1957年美军决定在建造大批住房项目中用热泵来代替燃气供热，使热泵的生产形成了一个高潮。至20世纪60年代初，在美国安装的热泵机组已达近8万台。然而，在这段时间由于美国的冬夏两用热泵机组产品增长速度过快造成制造、安装、维修及运行等方面没有跟上，出现了美国热泵发展史上重大的挫折，直至20世纪70年代中期产量才获得了恢复。尽管如此，在此期间，在全世界范围内还是扩大了热泵的应用。日本、瑞典和法国等国家生产了以室外空气为热源的小型家用热泵，英国和德国更注重把大型热泵装置用于大型商业和公共建筑物的热回收系统中。
20世纪70年代以后热泵技术进人了成熟期。美国1971年年产8.2万台热泵装置，到1976年达30万台/年，1977年跃升为50万台/年。而日本后来居上，1977年产量已超过50万台。据报导，1976年美国已有160万套热泵在运行，1979年约有200万套热泵装置在运行。联邦德国1979年约有5000个热泵系统正常地使用。至1996年美国的空气源热泵年产量就达114万台。日本1996年热泵型房间空调器年产量达700万台，商用热泵空调器产量达75万台。而热泵用于区域供暖则以瑞典为*多，斯德哥尔摩市区域供暖的容量约有50%由大型热泵提供。1992~1994年，国际能源机构的热泵中心对25个国家（其中包括经济合作发展组织的美、日、英、法、德等16国和中、韩、巴西、捷克等9国）在热泵方面的技术和市场状况进行了调查和分析。全世界已经安装运行的热泵已超过5500万台，已有7000台工业热泵在使用，近400套区域集中供热系统在供热。全世界的供热需求量中由热泵提供的近2%。
热泵技术是由于经济发展和技术进步的需要而产生和发展的，目前热泵不仅在工业发达的美国、德国、法国、日本、瑞典等国得到很好的应用，在发展中国家更是迅速发。热泵的用途也在不断地开拓，在木材、食品及棉、毛、纸制品等的干燥，谷物、茶叶的烘干，牛奶浓缩、海水淡化等方面都得到广泛的应用。特别是在人居环境方面，热泵已成功地用于同时需要供冷和供热的场合，如室内游泳池和人工冰场等。随着能源危机和环境污染的严重威胁，热泵的推广和应用对提高能源利用率和减少环境污染都有积极的作用。
中国的热泵发展与应用相对于工业发达国家有一段明显的滞后期，但起点较高，有些研究项目达到了当时的世界**水平。早在20世纪50年代初，天津大学、同济大学的一些学者已经开始从事热泵技术的研究工作，为我国热泵事业开了个好头。1965年我国**台制热量为3720W的热泵型窗式空调器在上海研制成功；我国**台水源热泵空调机组在天津研制成功。1965年哈尔滨建筑工程学院徐邦裕教授等首次提出应用辅助冷凝器作为恒温恒湿空调机组的二次加热器的新流程，并与生产厂家共同开始研制利用冷凝废热作为空调二次加热的立柜式恒温恒湿热泵式空调机。20世纪70年代初我国**例采用热泵机组实现的恒温恒湿工程在黑龙江省安达市完成，现场实测的运行效果达到（20±1)1,(60±10)%的精度要求。1978~1988年间我国热泵应用工作全面启动，暖通空调制冷界大力研究和开发适合国情的热泵装置和热泵系统。在这期间，大量地引进国外空气/空气热泵技术和**生产线，我国家用热泵空调器开始由1980年年产1.32万台快速增长到1988年年产量24.35万台。在20世纪80年代，我国热泵系统在各种场合的应用研究有许多进展，成功地用于木材干燥、茶叶干燥、游泳池或水产养殖池冬季加热等方面的工程中。1984年由上海、开封、无锡等地的科技人员联合试制了双效型吸收式热泵机组。
1989~1999年期间，我国蒸汽往复泵行业紧跟国民经济突飞猛进的时代潮流，在理论研究、实验研究、产品开发、工程应用等方面取得可喜成果。1995年开始生产变频空调器。房间空调器的生产已成为世界生产大国，1996年产量达645.9万台，其中热泵型空调器占65%。窗式热泵空调器、分体式热泵空调器开始步人百姓家庭。到1999年底，上海每百户居民拥有家用空调器85.2台，广东为83.47台，北京为49.9台，天津为59.8台。1989~1999年热泵**总数161项。我国的热泵新产品不断涌现，20世纪90年代中期开发出井水源热泵冷热水机组，20世纪90年代末又开发出污水源热泵系统。采用大容量的螺杆式压缩机和小容量的涡旋式压缩机的空气源热泵冷热水机组产品日趋成熟，在华中、华东和华南地区逐步形成中小型公共和民用建筑空调项目的冷热源设计主流。1995年以后，空气源热泵冷热水机组的应用范围由长江流域开始扩展到黄河流域。20世纪90年代中期我国一些大中城市的现代办公楼和大型商场建筑中开始采用闭式环路水源热泵空调系统（又称水环热泵空调系统），到1997年国内采用水环热泵空调系统的工程共52项。全国各省市几乎均有热泵应用工爭实例，热泵装置已成为暖通空调中的重要设备之一。到1999年，全国约有100个项目，2万台水源热泵机组在运行。
20世纪90年代逐步形成了我国完整的热泵工业体系。热泵式家用空调器厂家约有300家；空气源热杲冷热水机组生产厂家约有40家；水源热泵生产厂家约有20家；国际知名品牌热泵生产厂商纷纷在中国投资建厂。我国已步人国际上空调用热泵的生产大国，产品的质量也与世界知名品牌相距不远。
进人21世纪后，我国热泵技术的研究不断创新。热泵理论研究工作比以前显著地加大了深度与广度，对空气源热泵、水源热泵、土壤源热泵和水环热泵空调系统等进行了系统研究。热泵的变频技术、热泵计算机仿真和优化技术、热泵的CFCs替代技术、空气源热泵的除霜技术、一拖多热泵技术等都取得了实质性的进展。2000~2003年间热泵**总数287项，年平均为71.75项，是1989~1999年**平均数的4.9倍。我国的同井回灌热泵系统、土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统、供寒冷地区应用的双级耦合热泵系统的创新性成果均处于世界**地位。
到20世纪20~30年代高温磁力泵的应用研究不断拓宽。1927年英国人霍尔丹(Haldane)在苏格兰安装试验了一台用氨作为工质的封闭循环热泵，用于家庭的采暖及加热水。一般认为这一装置是现代蒸气压缩式热泵的真正原型。当时霍尔丹还研究了利用废水热量、廉价的低谷电力、带废热回用的柴油机和在低温端制冰等问题。1931年美国南加利福尼亚安迪生公司的洛杉矶办公楼里的制冷机被用于供热，这是大容量热泵的*早应用，供热量达1050kW,制热系数达2.5。1937年在日本的大型建筑物内安装了两台采用194kW透平式压缩机的带有蓄热箱的热泵系统，以井水为热源，制热系数达4.4。1938~1939年间瑞士苏黎士议会大厦里安装了夏季制冷冬季供热的大型热泵采暖装置，该装置采用离心式压缩机，R12作工质，以河水作低温热源，输出热量达175kW，制热系数为2,输出水温601：。
在20世纪40~60年代热泵技术进人了快速发展期。在欧洲1937~1941年期间各种热泵装置应用于学校、医院、办公室和牛奶场。20世纪40年代后期出现许多更加具有代表性的热泵装置的设计，1940年美国已安装了15台大型商业用热泵，并且大都以井水为热源。到1950年已有20个厂商及十余所大学和研究单位从事热泵的研究，各种空调与热泵机组面世。当时拥有的600台热泵中，约50%用于房屋供暖，45%为商用建筑空调，5%用于工业。1950年前后美、英两国开始研究采用地盘管的土壤热源热泵。通用电气公司生产的以空气为热源，制热与制冷可自动切换的热泵机组打开了局面，作为一种全年运行空调机组进人了空调商品市场。1957年美军决定在建造大批住房项目中用热泵来代替燃气供热，使热泵的生产形成了一个高潮。至20世纪60年代初，在美国安装的热泵机组已达近8万台。然而，在这段时间由于美国的冬夏两用热泵机组产品增长速度过快造成制造、安装、维修及运行等方面没有跟上，出现了美国热泵发展史上重大的挫折，直至20世纪70年代中期产量才获得了恢复。尽管如此，在此期间，在全世界范围内还是扩大了热泵的应用。日本、瑞典和法国等国家生产了以室外空气为热源的小型家用热泵，英国和德国更注重把大型热泵装置用于大型商业和公共建筑物的热回收系统中。
20世纪70年代以后热泵技术进人了成熟期。美国1971年年产8.2万台热泵装置，到1976年达30万台/年，1977年跃升为50万台/年。而日本后来居上，1977年产量已超过50万台。据报导，1976年美国已有160万套热泵在运行，1979年约有200万套热泵装置在运行。联邦德国1979年约有5000个热泵系统正常地使用。至1996年美国的空气源热泵年产量就达114万台。日本1996年热泵型房间空调器年产量达700万台，商用热泵空调器产量达75万台。而热泵用于区域供暖则以瑞典为*多，斯德哥尔摩市区域供暖的容量约有50%由大型热泵提供。1992~1994年，国际能源机构的热泵中心对25个国家（其中包括经济合作发展组织的美、日、英、法、德等16国和中、韩、巴西、捷克等9国）在热泵方面的技术和市场状况进行了调查和分析。全世界已经安装运行的热泵已超过5500万台，已有7000台工业热泵在使用，近400套区域集中供热系统在供热。全世界的供热需求量中由热泵提供的近2%。
热泵技术是由于经济发展和技术进步的需要而产生和发展的，目前热泵不仅在工业发达的美国、德国、法国、日本、瑞典等国得到很好的应用，在发展中国家更是迅速发。热泵的用途也在不断地开拓，在木材、食品及棉、毛、纸制品等的干燥，谷物、茶叶的烘干，牛奶浓缩、海水淡化等方面都得到广泛的应用。特别是在人居环境方面，热泵已成功地用于同时需要供冷和供热的场合，如室内游泳池和人工冰场等。随着能源危机和环境污染的严重威胁，热泵的推广和应用对提高能源利用率和减少环境污染都有积极的作用。
中国的热泵发展与应用相对于工业发达国家有一段明显的滞后期，但起点较高，有些研究项目达到了当时的世界**水平。早在20世纪50年代初，天津大学、同济大学的一些学者已经开始从事热泵技术的研究工作，为我国热泵事业开了个好头。1965年我国**台制热量为3720W的热泵型窗式空调器在上海研制成功；我国**台水源热泵空调机组在天津研制成功。1965年哈尔滨建筑工程学院徐邦裕教授等首次提出应用辅助冷凝器作为恒温恒湿空调机组的二次加热器的新流程，并与生产厂家共同开始研制利用冷凝废热作为空调二次加热的立柜式恒温恒湿热泵式空调机。20世纪70年代初我国**例采用热泵机组实现的恒温恒湿工程在黑龙江省安达市完成，现场实测的运行效果达到（20±1)1,(60±10)%的精度要求。1978~1988年间我国热泵应用工作全面启动，暖通空调制冷界大力研究和开发适合国情的热泵装置和热泵系统。在这期间，大量地引进国外空气/空气热泵技术和**生产线，我国家用热泵空调器开始由1980年年产1.32万台快速增长到1988年年产量24.35万台。在20世纪80年代，我国热泵系统在各种场合的应用研究有许多进展，成功地用于木材干燥、茶叶干燥、游泳池或水产养殖池冬季加热等方面的工程中。1984年由上海、开封、无锡等地的科技人员联合试制了双效型吸收式热泵机组。
1989~1999年期间，我国蒸汽往复泵行业紧跟国民经济突飞猛进的时代潮流，在理论研究、实验研究、产品开发、工程应用等方面取得可喜成果。1995年开始生产变频空调器。房间空调器的生产已成为世界生产大国，1996年产量达645.9万台，其中热泵型空调器占65%。窗式热泵空调器、分体式热泵空调器开始步人百姓家庭。到1999年底，上海每百户居民拥有家用空调器85.2台，广东为83.47台，北京为49.9台，天津为59.8台。1989~1999年热泵**总数161项。我国的热泵新产品不断涌现，20世纪90年代中期开发出井水源热泵冷热水机组，20世纪90年代末又开发出污水源热泵系统。采用大容量的螺杆式压缩机和小容量的涡旋式压缩机的空气源热泵冷热水机组产品日趋成熟，在华中、华东和华南地区逐步形成中小型公共和民用建筑空调项目的冷热源设计主流。1995年以后，空气源热泵冷热水机组的应用范围由长江流域开始扩展到黄河流域。20世纪90年代中期我国一些大中城市的现代办公楼和大型商场建筑中开始采用闭式环路水源热泵空调系统（又称水环热泵空调系统），到1997年国内采用水环热泵空调系统的工程共52项。全国各省市几乎均有热泵应用工爭实例，热泵装置已成为暖通空调中的重要设备之一。到1999年，全国约有100个项目，2万台水源热泵机组在运行。
20世纪90年代逐步形成了我国完整的热泵工业体系。热泵式家用空调器厂家约有300家；空气源热杲冷热水机组生产厂家约有40家；水源热泵生产厂家约有20家；国际知名品牌热泵生产厂商纷纷在中国投资建厂。我国已步人国际上空调用热泵的生产大国，产品的质量也与世界知名品牌相距不远。
进人21世纪后，我国热泵技术的研究不断创新。热泵理论研究工作比以前显著地加大了深度与广度，对空气源热泵、水源热泵、土壤源热泵和水环热泵空调系统等进行了系统研究。热泵的变频技术、热泵计算机仿真和优化技术、热泵的CFCs替代技术、空气源热泵的除霜技术、一拖多热泵技术等都取得了实质性的进展。2000~2003年间热泵**总数287项，年平均为71.75项，是1989~1999年**平均数的4.9倍。我国的同井回灌热泵系统、土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统、供寒冷地区应用的双级耦合热泵系统的创新性成果均处于世界**地位。
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